CN101702372A - 一种大型电力变压器伺服控制线圈组装平台 - Google Patents

Abstract

一种大型电力变压器伺服控制线圈组装平台，用于解决变压器线圈组装问题。其技术方案是：线圈组装架的构成中包括水平台板和四个立柱，所述四个立柱结构相同，均由柱体和装于柱体上的导向小车、丝杠副和带有减速机的伺服电机组成，所述导向小车通过竖直导轨与柱体连接，所述伺服电机固定于柱体上，并通过减速机和丝杠副驱动导向小车，所述水平台板与四个立柱上的导向小车固定连接，四个立柱上的伺服电机均由台板升降控制电路驱动。本发明的各个立柱之间无需设置机械传动装置，因而可节省宝贵的作业面积，使操作人员能够在没有障碍物的情况下，十分方便地在水平台板下进行装配作业，大大提高了线圈组装的工作效率。

Description

一种大型电力变压器伺服控制线圈组装平台

技术领域

本发明涉及一种线圈组装架，主要是用作大型电力变压器线圈组装的工作平台，属变压器技术领域。

背景技术

大型电力变压器的线圈绕制完成以后，需要在一个可升降的组装架或工作平台上进行组装。组装架一般由一个水平台板和用于支撑并调节水平台板高度的四个立柱组成。传统的四柱式线圈组装架的四个立柱采用同一个电机驱动，四个立柱之间设置有机械传动装置，以确保四个立柱同步升降，使水平台板始终保持平稳。这种采用机械同步方式的线圈组装架控制简单，但立柱间的机械传动装置会占用部分作业面积，而且操作者在水平台板下进行装配作业时很容易受其磕绊，给线圈组装带来不便。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种立柱之间没有任何障碍物的大型电力变压器伺服控制线圈组装平台。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种大型电力变压器伺服控制线圈组装平台，构成中包括水平台板和四个立柱，所述四个立柱结构相同，均由柱体和装于柱体上的导向小车、丝杠副和带有减速机的伺服电机组成，所述导向小车通过竖直导轨与柱体连接，且导向小车和竖直导轨之间通过滚轮构成滚动接触；所述伺服电机固定于柱体上，并通过减速机和丝杠副驱动导向小车，所述水平台板与四个立柱上的导向小车固定连接，四个立柱上的伺服电机均由台板升降控制电路驱动。

上述大型电力变压器伺服控制线圈组装平台，所述台板升降控制电路由开关信号输入电路、触摸屏、可编程序控制器PLC和四个结构相同的驱动单元组成，所述开关信号输入电路包括安装于四个立柱上的十二个限位开关，每个立柱上安装三个限位开关，分别是台板下限位开关、台板原点位置开关和台板上限位开关，十二个限位开关的输出信号分别接PLC的XB、XC、XD、X11～X13、X17～X19、X1D、X1E端；所述触摸屏接PLC的PORT1接口；所述四个驱动单元分别对应四个立柱上的伺服电机，每个驱动单元由一个伺服驱动器构成，所述伺服驱动器的L1～L3端接三相电源，U、V、W端和脉冲编码器接口接伺服电机，其输入输出接口的8、12、13、19、21、22、23、39、41脚接PLC。

本发明在每个立柱上都设置了独立的伺服电机，组装架的高度由四个伺服电机共同控制，台板升降控制电路用于控制各伺服电机同步运转，使组装架的水平台板始终保持平稳。本发明的各个立柱之间无需设置机械传动装置，因而可节省宝贵的作业面积，使操作人员能够在没有障碍物的情况下，十分方便地在水平台板下进行装配作业，大大提高了线圈组装的工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的平面布置图；

图2是立柱的结构示意图；

图3是升降控制装置的电原理框图；

图4是升降控制装置的电原理图。

图中各标号为：1、水平台板；2、减速机；3、丝杠副；4、柱体；5、竖直导轨；6、立柱；7、导向小车；8、台板下限位开关；9、台板原点位置开关；10、台板上限位开关；11、滚轮；PLC、可编程序控制器；K1、第一立柱台板下限位开关；K2、第一立柱台板原点位置开关；K3、第一立柱台板上限位开关；K4、第二立柱台板下限位开关；K5、第二立柱台板原点位置开关；K6、第二立柱台板上限位开关；K7、第三立柱台板下限位开关；K8、第三立柱台板原点位置开关；K9、第三立柱台板上限位开关；K10、第四立柱台板下限位开关；K11、第四立柱台板原点位置开关；K12、第四立柱台板上限位开关；CMP、触摸屏；A-1～A-4、驱动单元；SQ1～SQ12、光电开关；QD、伺服驱动器；M、伺服电机；RZ、制动电阻。

具体实施方式

本发明使用伺服电机M的编码器与伺服驱动器QD构成半闭环，并将脉冲反馈PLC，从而构成双重保护。同时，本发明采用软件同步技术，保证了工作台的平衡，为变压器线圈的装配提供一个稳定的工作平台。在操作上采用了触摸屏CMP，设计了人性化的操作界面，方便了操作。

参看图1、图2，水平台板1为线圈组装的工作平台，其四个角与四个立柱6上的导向小车7连接，每个导向小车共有16个滚轮，以实现该小车的前后左右的定位和上下的导向作用，导向小车7通过丝杠副3与带有减速机2的伺服电机M连接，在伺服电机M的驱动下，导向小车7可沿竖直导轨5上下运动，使水平台板1的高度发生变化。台板下限位开关8(对应图4中的K1、K4、K7、K10)、台板原点位置开关9(对应图4中的K2、K5、K8、K11)、台板上限位开关10(对应图4中的K3、K6、K9、K12)用于给PLC提供水平台板1高度的反馈信号。

参看图4，四个柱的升降驱动均采用伺服电机M，伺服电机通过伺服驱动器QD来驱动，伺服驱动器型号为GS0210A，它通过一系列的控制算法，实现电流环、速度环和位置环的闭环伺服控制。四个伺服电机M的控制采用PLC，PLC的型号为FP-X C60，伺服电机M的内置脉冲编码器通过脉冲编码器接口JK给伺服驱动器QD提供反馈信号，构成系统半闭环控制，同时，该编码器的脉冲输出还反馈回PLC，其反馈的频率可以通过参数“电机编码器反馈信号的输出的分频系数”来调节，由PLC计算各个立柱上的导向小车7升降的高度，以消除控制误差，增强可靠性。四个柱分别装台板下限位开关、台板原点位置开关、台板上限位开关(均采用光电开关)，分别用于各立柱导向小车7的上下极限位置的检测，以及系统调试和回原点的操作。操作采用触摸屏CMP，可以进行相对进给、绝对进给等操作。

图4中只画出了与第一立柱对应的驱动单元A-1的结构，其它三个驱动单元的结构与此相同，不同之处是与PLC的不同端口相连接。

人机界面共五个主操作界面，分别是：升降绝对进给、升降相对进给、升降回原点、参数设定。升降操作方式是，首先设定升降回原点的操作界面，点回原点的按钮，升降机构降自动返回原点的光电开关处，此时输入原点高度，以后无论绝对进给还是相对进给，都以原点高度为基准。在绝对进给界面，输入目标高度，系统将自动上升或下降。在相对进给界面，输入升降高度，需点上升或下降按钮人工控制升降，系统另设各电机单独调整，用于微调。在参数设置界面，可以设置升降速度等参数，同时可以参看设备的状态，用于设备自诊断。

下面以与第一立柱对应的驱动单元A-1为例，对驱动原理进行详细介绍：PLC的第一立柱导向小车位置控制端Y0、Y1接至第一驱动单元A-1的伺服驱动器QD的输入输出接口的12和13脚，伺服驱动器QD的脉冲反馈端，即输入输出接口的39和41脚接PLC的高速计数通道X0、X1端，在工作之初，伺服驱动器在自检完成后，如没有故障，通过其输入输出接口的19脚向PLC发出准备好信号，如有故障，通过输入输出接口的22脚向PLC发出故障信号，如PLC收到正常信号，则通过程序发出伺服使能信号，本程序分配为PLC的Y8端，此时伺服驱动器QD能接受脉冲信号。如PLC发现任一伺服驱动器QD报警，则不能进行升降动作，以免造成不平衡。PLC的Y9端接至伺服驱动器QD输入输出接口的8脚，用于报警的复位。伺服驱动器QD的输入输出接口的19脚向PLC发出扭矩到达信号，用于在减速机2等机械元件发生故障时，防止超过额定扭矩造成事故。在运行过程中，PLC收到任一电机扭矩到达信号，会中止运行，并发出报警信号。

本发明采用软件同步，四电机同步控制的数据表和指令如下：

F1    DMV      H1122    DT120

F1    DMV      K500     DT122

F1    DMV      K5000    DT124

F1    DMV      K300     DT126

F1    DMV      K10000   DT128

F1    DMV      K0       DT130

F39   D*D      D210  K1000  DT128

F171  SPDH     D120     K0

F171  SPDH     D120     K1

F171  SPDH     D120     K2

F171  SPDH     D120     K

在程序初始化之初，初始化内存区域用于高速脉冲信号的控制，同步控制的数据表和指令的具体的含义为：F1 DMV H1122 DT120，设置控制模式，F1 DMV K500 DT122，设置控制的起始脉冲频率，F1 DMV K5000 DT124，设置控制的最高脉冲频率，F1 DMV K300 DT126，设置加速时间，F1 DMV K10000 DT128，设置输出总的脉冲数量，F1 DMV K0 DT130，设置停止脉冲，这样就完成了初始化工作，这些值只是划分内存使用，具体的值都可以在参数设置界面中更改。在运行中，操作者输入的目标值存放于D120，系统的脉冲当量为0.001mm，在操作者按下运行后，程序首先计算目标脉冲值，是用的指令为：F39 D*D D210 K1000DT128，这样就改变了上述初始化DT128中总的脉冲数，然后四个伺服控制通道同时使用上述的初始化内存区域进行控制，指令为F171 SPDH D120 K0、F171 SPDH D120 K1、F171 SPDH D120K2、F171 SPDH D120 K3，这样就保证了同步。为进一步保证系统同步的可靠，伺服驱动器QD的高速脉冲反馈同时输出至PLC的高速计数通道，四个电机的高速计数在运行中实时比较，随时纠正运行中的不平衡。同时，在运行过程中，程序实时检测异常信号，如任一电机的伺服驱动器QD报警，则中止其余电机的运行，以免发生不平衡的现象。

Claims (2)

1.一种大型电力变压器伺服控制线圈组装平台，其特征是，构成中包括水平台板(1)和四个立柱(6)，所述四个立柱(6)结构相同，均由柱体(4)和装于柱体上的导向小车(7)、丝杠副(3)和带有减速机(2)的伺服电机(M)组成，所述导向小车(7)通过竖直导轨(5)与柱体(4)连接，且导向小车和竖直导轨之间通过滚轮(11)构成滚动接触；所述伺服电机(M)固定于柱体(4)上，并通过减速机(2)和丝杠副(3)驱动导向小车(7)，所述水平台板(1)与四个立柱(6)上的导向小车(7)固定连接，四个立柱(6)上的伺服电机(M)均由台板升降控制电路驱动。

2.根据权利要求1所述大型电力变压器伺服控制线圈组装平台，其特征是，所述台板升降控制电路由开关信号输入电路、触摸屏(CMP)、可编程序控制器(PLC)和四个结构相同的驱动单元组成，所述开关信号输入电路包括安装于四个立柱(6)上的十二个限位开关，每个立柱(6)上安装三个限位开关，分别是台板下限位开关(8)、台板原点位置开关(9)和台板上限位开关(10)，十二个限位开关的输出信号分别接可编程序控制器(PLC)的XB、XC、XD、X11～X13、X17～X19、X1D、X1E端；所述触摸屏(CMP)接可编程序控制器(PLC)的PORT1接口；所述四个驱动单元分别对应四个立柱(6)上的伺服电机(M)，每个驱动单元由一个伺服驱动器(QD)构成，所述伺服驱动器(QD)的L1～L3端接三相电源，U、V、W端和脉冲编码器接口接伺服电机，其输入输出接口的8、12、13、19、21、22、23、39、41脚接可编程序控制器(PLC)。

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